Considere os seguintes elementos: P e Ni.
a) Dê a configuração eletrônica completa e calcule a carga nuclear efetiva para o elétron mais energético de cada um desses elementos.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você pediu para a gente resolver um exercício de química que envolve dois elementos: fósforo § e níquel (Ni). A gente precisa fazer duas coisas aqui:
  1. Escrever a configuração eletrônica completa de cada um desses elementos.
  2. Calcular a carga nuclear efetiva para o elétron mais energético de cada elemento.
Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre configuração eletrônica e como calcular a carga nuclear efetiva. Vou te explicar passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o que é configuração eletrônica. Basicamente, é uma maneira de mostrar como os elétrons estão distribuídos nos diferentes níveis e subníveis de energia ao redor do núcleo de um átomo. Isso nos ajuda a entender as propriedades químicas do elemento.
Vamos começar com o fósforo §. O fósforo tem um número atômico de 15, o que significa que ele tem 15 prótons no núcleo e, em um átomo neutro, também tem 15 elétrons.
A configuração eletrônica do fósforo é:
1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^3
Isso significa que os elétrons estão distribuídos assim:
  • 2 elétrons no primeiro nível de energia (1s²)
  • 8 elétrons no segundo nível de energia (2s² 2p⁶)
  • 5 elétrons no terceiro nível de energia (3s² 3p³)

Passo 3

Agora, vamos para o níquel (Ni). O níquel tem um número atômico de 28, então ele tem 28 prótons e, em um átomo neutro, 28 elétrons.
A configuração eletrônica do níquel é um pouco mais complexa:
1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^6, 4s^2, 3d^8
Desse jeito:
  • 2 elétrons no primeiro nível (1s²)
  • 8 elétrons no segundo nível (2s² 2p⁶)
  • 18 elétrons no terceiro nível (3s² 3p⁶ 3d⁸)
  • 2 elétrons no quarto nível (4s²)

Passo 4

Agora, vamos calcular a carga nuclear efetiva (Zₑ) para o elétron mais energético de cada elemento. A carga nuclear efetiva é a carga positiva sentida por um elétron, levando em conta o efeito de blindagem dos outros elétrons.
Para simplificar, vamos usar uma fórmula aproximada:
Zₑ = Z - S
Onde:
  • $ Z $ é o número atômico (número de prótons).
  • $ S $ é a constante de blindagem, que representa os efeitos dos elétrons internos.
Vamos calcular isso para cada elemento.

Passo 5

Para o fósforo §:
  • Número atômico ($ Z $) = 15
  • Elétron mais energético está no subnível 3p³
  • Para calcular $ S $, consideramos os elétrons que estão mais internos que o 3p. Isso inclui:
    • 2 elétrons no 1s
    • 8 elétrons no 2s e 2p
    • 5 elétrons no 3s e 3p até o elétron mais externo
Usando uma regra simplificada de blindagem ($ S \approx $ elétrons internos):
Z
Então,
S
Para o níquel (Ni):
  • Número atômico ($ Z $) = 28
  • Elétron mais energético está no subnível 3d⁸ (apesar de estar no nível 4, os elétrons 3d contribuem para a blindagem)
  • Calculando $ S $:
    • 2 elétrons no 1s
    • 8 elétrons no 2s e 2p
    • 18 elétrons no 3s, 3p e 3d
    • 2 elétrons no 4s
Usando uma regra simplificada:
S approx
Então,
S = 10 (aproximadamente)

Resposta

A carga nuclear efetiva para o elétron mais energético é:
  • Fósforo §: $ Zₑ = 5 $
  • Níquel (Ni): $ Zₑ = 8 $

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